Yb Pt Si - Type Yb Pt Si - Type

1.6. KRISTALLGITTERDEFEKTE 41– man spricht dann von Selbstdiffusion – aber hin und wieder gelingt das auch der kleinenMinorität der substitutionellen Fremdatome. Die Leerstelle selbst muss dabei notwendigerweiseauch beweglich sein. Sie sitzt nicht immer am selben Platz, sondern bewegt sich durchdas Kristallgitter in völlig statistischer Weise – sie diffundiert, indem Gitteratome mit ihrden Platz wechseln. Damit wird klar, dass die Diffusionsgeschwindigkeit, mit der sich einPhosphoratom im Si-Gitter bewegen kann (oder jedes andere substitutionelle Fremdatom injedem anderen Gitter), im Wesentlichen davon abhängt, wie hoch die Leerstellenkonzentrationist und wie schnell sich die Leerstellen selbst bewegen. Die entscheidende Größe für dieMobilität eines Fremdatoms ist seine Sprungfrequenz, d.h. die (mittlere) Zahl von Sprüngenpro Sekunde, mit der sich (im Mittel) eine Leerstelle auf einen Nachbarplatz bewegt. DieDiffusion von interstitiellen Fremdatomen kommt dagegen ohne Leerstellen aus. Hier hüpfendie Atome direkt von einem Zwischengitterplatz zum nächsten. Interstitielle Fremdatomediffundieren deshalb häufig schneller als die substitutionellen.Abbildung 1.36: Leerstellenmechanismus der DiffusionVersetzungen Außer den atomaren Punktdefekten gibt es Störungen der regulären Kristallstruktur,wenn Atome auf einer Gitterebene sich zwischen benachbarte Netzebenen schieben.Dadurch werden die Nachbarebenen in der Umgebung der eingeschobenen Extraebeneetwas zusammengedrückt und gekrümmt. Dazu muss gegen die elastischen Kräfte Arbeitgeleistet werden (typische Werte sind etwa l eV/Atom der Extraebene). Da die Entropie sichbei solchen Versetzungen wesentlich weniger erhöht als bei Punktdefekten, sind solche Versetzungenseltener als Punktdefekte und außerdem thermodynamisch instabil. Sie werdenerzeugt durch äußere Einflüsse (z.B. ungleichmäßige Scherspannungen, Temperaturgradientenbeim Kristall Wachstum etc.). Definiert man als Versetzungsdichte (= Gesamtlängeder Versetzungen pro Kristallvolumen) die Anzahl der Versetzungslinien pro Flächeneinheitdes Querschnitts, so haben gute Halbleiterkristalle eine Versetzungsdichte von etwa 10 3 –10 5 )/cm 2 , während stark deformierte Metalle (z.B. gewalzte Stähle) bis zu 10 12 /cm 2 erreichen.10 10 cm −2 bedeutet, dass in einem cm 3 Kristall insgesamt 10 10 cm = 100 000 kmVersetzungen vorhanden sind. Versetzungen sind die einzigen eindimensionalen oder linienhafteDefekte in Kristallen; es gibt sie aber in vielen Varianten. Versetzungen sind die